專利名稱：使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置的制作方法
技術領域：
使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置
技術領域
本實用新型涉及一種通過電解或電透析改善飲料水和酒類品質的方法 及裝置。
背錄技術
以前為了改善飲料水(清涼飲料、礦泉水、果汁、咖啡、牛奶、紅茶、 綠茶或其混合液體等)和酒類品質使用了許多方法，記述幾個代表性的方 法。
使用化學添加劑調整PH，進行防氧化處理的方法；通過加熱使蛋白變 化，從而改變產品的品質的方法；將溶液長時間滯留在儲存罐中，使其成 熟的方法。
可是，即便使用不同的方法處理，但都有一些問題。例如使用化學 品時，會產生飲料自身安全性的問題；加熱時氧化反應比常溫更激烈，可 能降低品質；如果進行成熟處理，除需要時間外，成熟同時發生氧化等問 題，也可能導致品質下降。
作為改善的對策，不在產品中添加化學品，不加熱進行處理，在成熟 過程中加入不發生氧化反應的裝置的想法實現起來都是很難的。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒 類的裝置，以首先解決在不使用化學品條件下，通過電在溶液內發生氧化 還原反應來提高飲料水和酒類品質的問題，其次解決利用電化學反應有效 提高飲料里水以外的成分的水和性問題。
本實用新型所述的使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置包 括電解或電透析槽、位于電解或電透析槽內兩側的電極和位于電解或電 透析槽另兩側對應設置的飲料或酒類的入口和出口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，在電解或電透 析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設置一層無離子選擇性隔膜，位于隔 膜兩側的槽內，形成兩個電解或電透析處理通道，并設有各自的飲料或酒 類的入口和出口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，在電解或電透 析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設置一層陽離子交換隔膜，位于隔膜
兩側的槽內，形成兩個電解或電透析處理通道，并設有各自的飲料或酒類 的入口和出口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，在電解或電透 析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設置一層陰離子交換隔膜，位于隔膜 兩側的槽內，形成兩個電解或電透析處理通道，并設有各自的飲料或酒類 的入口和出口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，其中的無隔膜 電解槽或電透析槽、設有無離子選擇性隔膜的電解槽或電透析槽的兩端， 均是同種飲料水或酒類的入口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，在電解槽或電 透析槽內，沿電極所述的槽側邊方向，設置陽離子交換隔膜、陰離子交換 隔膜，位于陰離子交換隔膜與陰極、陽離子交換隔膜與陰離子交換隔膜和 陽離子交換隔膜與陽極之間形成的電解或電透析處理通道各自獨立，具有 各自對應飲料水或酒類的入口 。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，在電解槽或電 透析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設置兩層無離子選擇性隔膜，或一 層無離子選擇性隔膜與一層陽離子或陰離子隔膜，位于上述兩層隔膜及電 極與兩層隔膜之間形成各自獨立的電解或電透析處理通道，各自具有對應 的飲料水或酒類的入口。
如上所述使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類裝置，所述電解槽的 入口與出口之間，通過循環泵、緩沖罐和管線形成一個循環通道，所述循 環通道連接在同一 電解或電透析處理通道的入口與出口之間，或連接在不 同的電解或電透析處理通道的入口與出口之間，形成單通道循環或多通道 循環結構。
本實用新型所述的方法及裝置是在不使用化學品的條件下，通過電在 溶液內發生氧化還原反應，來提高和改善飲料水(清涼飲料、礦泉水、果 汁、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)和酒類的品質。通過上面 記述的電化學反應的有效作用來提高水和性，解決因水以外的成分不能很 好地融入水中，引起的味道下降的問題，進而制造出品質優良的飲料和酒 類。該處理方法與加入化學品等添加劑進行改性處理的方法相比，它只是 使溶液通電，所以根本不必要再添加化學品。另外在提高水和性方面，在 酒類的成熟處理時，可通過瞬間的電解處理提高乙醇的水和性，從而使其 達到與長期儲存的酒同樣的效果。該處理方法的特點是不使用化學品，其 還原反應、氧化反應只靠電來進行，所以控制性能好。伴隨著隔膜技術的 應用還可以有選擇地進行還原、氧化等反應。另外，由于提高了它的水和 性，使產品直接進行電解處理或是直接進行電透析處理，比起原來的方法 其效率高，且可進行成熟處理。
附圉說明
圖1所示的是本實用新型電解槽或電透析槽的種類結構關系圖。
圖2所示的是本實用新型無隔膜的電解槽或電透析槽的結構。 圖3所示的是本實用新型具有隔膜的電解槽或電透析槽的結構。 圖4所示的是本實用新型具有單槽循環回路的有隔膜電解槽或電透析 槽的結構。
圖5所示的是本實用新型具有兩槽循環回路的有隔膜電解槽或電透析 槽的結構。
^ 6所示的是本實用新型具有雙隔膜電解槽或電透析槽的結構。
圖7所示的是本實用新型經電解處理后不作為維C鈉鹽溶液的PH、 0RP 之變化示意圖。
圖8所示的是本實用新型經電解還原處理后的咖啡的色層分離法分析圖。
圖9所示的是未經電解還原處理的咖啡的色層分離法分析圖。
圖10是各10公升日本酒溶液3次通過電解槽時PH值的不同變化曲線圖。
圖11是各10公升日本酒溶液3次通過電解槽時0RP值的不同變化曲 g目。
圖12是各10公升葡萄酒溶液3次通過電解槽時PH值的不同變化曲線圖。
圖13是各10公升葡萄酒溶液3次通過電解槽時0RP值的不同變化曲 線圖。
具體實施方式
附圖中編號說明1正極、2負極、3中性膜、4陽極膜、5陰極膜、 6隔膜(中性膜、陽極膜、陰極膜)、7需要物質的添加口、 8陰極膜或是 中性膜、9陽極膜或是中性膜。
本實用新型在溶液中加入電壓的方法是指在溶液中浸入電極，在電極 上加壓。此裝置(在溶液中加壓裝置的零件)在本實用新型中稱之為電解 槽或電透析槽。電解槽或電透析槽的種類從體系上來講按
圖1所示，根據 其對象溶液、處理目的的不同或選擇使用電解槽或電透析槽。
接下來將結合圖示對本實用新型的實施形態加以說明。圖2為讓飲料 水(清涼飲料、礦泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶或其混合液體等)流入 無隔膜電解槽中的電解槽或是電透析槽等裝置。它是根據溶液的不同，用 該方法進行電解或是電透析處理，從而進行對象溶液的還原處理及氧化處 理的裝置。
圖3-1所示為向有隔膜電解槽或是有隔膜電透析槽中加入飲料水(清 涼飲料、礦泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)及酒 類等的裝置。該裝置為中性隔膜電解槽，圖中上為氧化槽，下為還原槽，
可同時對飲料及酒類進行電化學氧化及還原處理，使溶液的陽離子、陰離 子同時移動的裝置。
圖3-2所示為向有隔膜電解槽(陽極膜)或是有隔膜電透析槽中加入 飲料水(清涼飲料、礦泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液 體等)及酒類等的裝置。該裝置可對飲料及酒類同時進行電化學氧化、還 原處理。流入陽極槽的溶液中僅有陽離子從陽極槽向陰極槽移動。流入陰 極槽的溶液中的陽離子、陰離子不發生移動，所以它是不會使流入溶液的 構成發生改變的電化學還原處理裝置。
圖3-3所示為向有隔膜電解槽(陰極膜)或是有隔膜電透析槽(陰極 膜)中加入飲料水(清涼飲料、礦泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶 或其混合液體等)及酒類等的裝置。該裝置可對飲料及酒類同時進行電化 學氧化、還原處理。流入陰極槽的溶液中僅有陰離子從陰極槽向陽極槽移 動。流入陽極槽的溶液中的陽離子、陰離子不發生移動，所以它是不會使 流入溶液的構成發生改變的電化學氧化處理裝置。
圖3-4所示為向有隔膜電解槽(不問隔膜種類)或是有隔膜電透析槽 (不問隔膜種類)的氧化槽及還原槽中，加入同一飲料水(清涼飲料、礦 泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)或同一酒類的裝 置。也就是對同一溶液可同時進行氧化及還原的裝置。
圖3-5所示為向有隔膜電解槽(不問隔膜種類)或是有隔膜電透析槽 的氧化及還原槽中加入不同種類的飲料水(清涼飲料、礦泉水、汽水、咖 啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)或不同種類酒的裝置，包括飲料 水和酒的混合體。
圖3-6所示為向流入電解槽或是電透析槽中的飲料水(清涼飲料、礦 泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)及酒類中添加電 解處理前所需要的物質的裝置，是為了增加礦物質量的裝置。添加物質由 于電解處理可提高其物質的活性。
圖3-7所示為圖6-6所示為向流入電解槽或是電透析槽中的飲料水(清 涼飲料、礦泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)及酒 類中添加電解處理后所需要的物質的裝置，是為了增加礦物質量的裝置。 添加物質本身不進行電解處理或是電透析處理，故很難引起變質等問題。
圖4所示是讓從電解槽或是電透析槽中流出的飲料水(清涼飲料、礦 泉水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)及酒類再次按同 一方向流入槽中的裝置，是讓從還原槽、或是氧化槽流出的溶液再次循環 流入同一槽中的裝置，是如果想對對象溶液進行強電解處理或是電透析處 理時，按此方法反復進行多次的電解或是電透析處理的裝置。
圖5所示是讓從氧化槽或是電透析槽流出的飲料水(清涼飲料、礦泉 水、汽水、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)及酒類再次按相反 方向流入槽中的裝置，是讓從還原槽、或是氧化槽中流出的溶液再次流入 另一方向的槽中的循環裝置。在進行氧化處理及還原處理時使用該方法。
圖6所示為復合使用陰極、陽極膜處理飲料水或是酒類的裝置。圖中 的飲料水B是由于電解槽或是電透析槽而使離子濃度降低的飲料水。飲料 水A增加陰離子，而飲料水C增加陽離子。由于使用了這樣的電解槽或是 電透析槽所以才會有相應的反應。飲料水B是陽離子、陰離子向兩邊的槽 移動，離子濃度降低。飲料水A是由于飲料水B中的陰離子移動過來，從 而使陰離子濃度增加。飲料水C是由于飲料水B中的陽離子移動過來，從
而使陽離子濃度增加。
圖7所示為在圖3-2的電解槽中電解維C鈉鹽時的PH及0RP的變化情況。
圖8所示為按照液體色層分離法將電解處理前后的溶液進行分析的結果。
因圖7的電解使PH值偏向堿性，也進行顯示了 0RP的還原性。 可以明白經圖8電解維C鈉鹽溶液并沒有變質。
從實驗結果來看，不使用任何添加劑，由于電還原反應而發生溶液的 氧化還原。
在提供的示意圖2-圖6中，選定圖3-5做試驗。
圖3-5中記載了可以加入不同的液體，但只限于指定飲料(酒，咖啡 等飲料)和能達到自來水衛生程度的水。 在這種條件下，進行了葡萄酒和日本酒的試驗。 O日本酒的試驗 <試驗條件>
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 cm2X2片(鍍白金l u、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 酒流量一 0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流 — 4 A (定電流)
還原處理是指使日本酒流向陰極一側，使自來水流向陽極一側。 氧化處理是指使自來水流向陰極一側，使日本酒流向陽極一側。
進行還原處理后ra為堿性，進行氧化處理后PH為酸性。
圖10是各10公升溶液3次通過電解槽時PH值的不同變化。
圖中上邊的線段表示還原處理的ra值的不同變化，下面的線段表示氧
化處理的PH值的不同變化。
<試驗條件>
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 cm2X2片(鍍白金l n、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 酒流量一0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分
電解電流 —4 A (定電流)
還原處理是指使日本酒流向陰極一側，使自來水流向陽極一側。
氧化處理是指使自來水流向陰極一側，使日本酒流向陽極一側。
通過對日本酒分別進行氧化還原處理來測定ORP的變化。
進行還原處理后ORP為還原性，進行氧化處理后ORP為氧化性。
圖11是各10公升溶液3次通過電解槽時0RP值的不同變化。 圖中上邊的線段表示還原處理的0RP值的不同變化，下面的線段表示
氧化處理的0RP值的不同變化。
〇葡萄酒的試驗
<試驗條件>
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 cm2X2片(鍍白金l u、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 葡萄酒流量一0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流一4 A (定電流)
還原處理是指使葡萄流向陰極一側，使自來水流向陽極一側。 氧化處理是指使自來水流向陰極一側，使葡萄酒流向陽極一側。 對白葡萄酒和紅葡萄酒分別進行氧化和還原處理來測定PH值的變化。 進行還原處理后PH為堿性，進行氧化處理后PH為酸性。
圖12是各10公升溶液3次通過電解槽時PH值的不同變化。 圖中位于上面的折線上段是代表紅葡萄酒還原處理的PH值的不同變化 情況，下段是代表紅葡萄酒氧化處理的PH值的不同變化情況。
圖中位于下面的折線上段是代表白葡萄酒還原處理的PH值的不同變化 情況，下段是代表白葡萄酒氧化處理的PH值的不同變化情況。 <試驗條件>
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 c m 2 X 2片(鍍白金1 u 、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 酒流量一0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流 —5A (定電流)
還原處理是指使葡萄酒流向陰極一側，使自來水流向陽極一側。 氧化處理是指使自來水流向陰極一側，使葡萄酒流向陽極一側。 通過對白葡萄酒和紅葡萄酒各自進行氧化還原處理來測定0RP的變化。 進行還原處理后0RP為還原性，進行氧化處理后0RP為氧化性。
圖13是各10公升溶液3次通過電解槽時0RP值的不同變化。 0RP:氧化還原電位
圖中最上面的一段線是代表紅葡萄酒的氧化處理的ORP值的不同變化
情況，位于最上面的一段線下方臨近的一段線，代表白葡萄酒的氧化處理
的0RP值的不同變化情況。位于上述線段下方的上面一條線段代表紅葡萄 酒的還原處理的0RP值的不同變化情況，位于上述線段下方的下面一條線 段代表白葡萄酒的還原處理的ORP值的不同變化情況，
<下面數據的詳細試驗條件> 電解槽構成一如圖3-5所示 電極一200cm2 (鍍白金lu、鈦金屬母材)
隔膜一陽離子交換膜
電解方法一還原電解(使維C鈉鹽流入陰極槽，使自來水流入陽極槽) 圖3-6的電解處理和圖3-5采用相同的電解條件
使用0. 1 X維C鈉鹽溶液進行實驗。電解后的0RP是-790mv，未電解是-40mv， 差異很大。這表示通過電解維C鈉鹽溶液的還原性變大。
去除氧化基能量對比試驗的電解條件 電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 cm2X2片(鍍白金l u、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 咖啡流量一0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流一3A (定電流)
電解方法一還原電解(使咖啡流向陰極槽，使自來水流向陽極槽) 電解之后的比未進行電解的咖啡，提高了27.3%。
液體咖啡中綠原酸的變化實驗條件 <試驗條件〉
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 c m 2 X 2片(鍍白金1 u 、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 咖啡流量 一 0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流一3A (定電流)
電解方法一還原電解(使咖啡流向陰極槽，使自來水流向陽極槽) 我們知道咖啡一被氧化，咖啡本身包含的綠原酸含量就會降低。這是
因為綠原酸本身是抗氧化物質，咖啡被氧化，綠原酸也會被氧化而減少。 要客觀地判斷咖啡的氧化度， 一般都是測定綠原酸。 在相同條件下，通過對相同成分生成的咖啡是否電解來觀察綠原酸改
變，進行了試驗。
圖中把綠原酸量為675ppm的咖啡裝入瓶中，放置在6(TC下保存，測定 其變化。結果一周后，電解的是650ppm，而未電解的是640ppm; 3周后的 結果電解的是630ppm，未電解的是595ppm。由此可以看出通過電解，可以 對咖啡產生控制氧化的效果。
紅茶香味變化實驗條件 <試驗條件〉
電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積 一200cm2X2片(鍍白金1 n 、鈦金屬母材)
隔膜一陽離子交換膜 紅茶流量一0.5公升/分 自來水流量一0.5公升/分 電解電流 一3A (定電流)
電解方法一還原電解(使紅茶流向陰極槽，使自來水流向陽極槽)
在相同條件下，通過對相同成分生成的紅茶是否電解來觀察香味的改 變，進行了試驗。
將樣品的瓶子放置在6(TC下保存，測定其變化。3周后的結果電解的 香味殘存率是88%，未電解的是71%。
一般來說，香味成分會因被氧化而減少，但通過電解看出氧化的速度 變緩了。
牛奶功能試驗的電解牛奶的生成條件 電解槽構成一如圖3-5所示
電極面積一2 0 0 cm2 X 2片(鍍白金l u、鈦金屬母材) 隔膜一陽離子交換膜 牛奶的流量一2.0公升/分 自來水的流量一2.0公升/分 電解電流 一1 0 A (定電流)
電解方法一還原電解(使牛奶流向陰極槽，使自來水流向陽極槽) 牛奶功能試驗是隨機選取20人進行的測試。
主要針對牛奶的新鮮感、奶味、加熱味、甜味、濃度、結塊、余味、 綜合評價8項指標進行。
評分按非常好2分，較好1分， 一般0分，不太好-1分，很不好-2分 這5個等級的的平均值計算。
從表中的數值可以明顯看出，經過電解的牛奶比未電解的好。
權利要求1、一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置，其特征在于它包括電解或電透析槽、位于電解或電透析槽內兩側的電極和位于電解或電透析槽另兩側對應設置的飲料或酒類的入口和出口。
2、 如權利要求1所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類 裝置，其特征在于在電解或電透析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設 置一層無離子選擇性隔膜，位于隔膜兩側的槽內，形成兩個電解或電透析 處理通道，并設有各自的飲料或酒類的入口和出口。
3、 如權利要求1所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類 裝置，其特征在于在電解或電透析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設 置一層陽離子交換隔膜，位于隔膜兩側的槽內，形成兩個電解或電透析處 理通道，并設有各自的飲料或酒類的入口和出口。
4、 如權利要求1所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類 裝置，其特征在于在電解或電透析槽內，沿電極所在的槽側邊方向，設 置一層陰離子交換隔膜，位于隔膜兩側的槽內，形成兩個電解或電透析處 理通道，并設有各自的飲料或酒類的入口和出口。
5、 如權利要求1或2所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和 酒類裝置，其特征在于其中的無隔膜電解槽或電透析槽、設有無離子選 擇性隔膜的電解槽或電透析槽的兩端，均設同種飲料水或酒類的入口。
6、 如權利要求1所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類 裝置，其特征在于在電解槽或電透析槽內，沿電極所述的槽側邊方向， 設置陽離子交換隔膜、陰離子交換隔膜，位于陰離子交換隔膜與陰極、陽 離子交換隔膜與陰離子交換隔膜和陽離子交換隔膜與陽極之間形成的電解 或電透析處理通道各自獨立，具有各自對應飲料水或酒類的入口。
7、 如權利要求1所述一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類 裝置，其特征在于在電解槽或電透析槽內，沿電極所在的槽側邊方向， 設置兩層無離子選擇性隔膜，或一層無離子選擇性隔膜與一層陽離子或陰 離子隔膜，位于上述兩層隔膜及電極與兩層隔膜之間形成各自獨立的電解 或電透析處理通道，各自具有對應的飲料水或酒類的入口。
8、 如權利要求1、 2、 3、 4、 6或7所述一種使用電解或電透析方式 處理飲料水和酒類裝置，其特征在于所述電解槽的入口與出口之間，通過循環泵、緩沖罐和管線形成一個循環通道，所述循環通道連接在同一電 解或電透析處理通道的入口與出口之間，或連接在不同的電解或電透析處 理通道的入口與出口之間，形成單通道循環或多通道循環結構。
專利摘要本實用新型公開了一種使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置。使用電解或電透析方式處理飲料水和酒類的裝置包括電解槽或電透析槽。在電解槽或電透析槽內設有完成還原、氧化等反應的隔膜。本實用新型所述的裝置是在不使用化學品的條件下，通過電在溶液內發生氧化還原反應，來提高和改善飲料水(清涼飲料、礦泉水、果汁、咖啡、牛奶、紅茶、綠茶或其混合液體等)和酒類的品質。通過上面記述的電化學反應的有效作用來提高水和性，解決因水以外的成分不能很好地融入水中，引起的味道下降的問題，進而制造出品質優良的飲料和酒類。
文檔編號C02F1/469GK201010552SQ200720005880
公開日2008年1月23日 申請日期2007年3月8日 優先權日2007年3月8日
發明者希昭濟 申請人:希昭濟